в базе 1 113 607 документа
Последнее обновление: 22.12.2024

Законодательная база Российской Федерации

Расширенный поиск Популярные запросы

8 (800) 350-23-61

Бесплатная горячая линия юридической помощи

Навигация
Федеральное законодательство
Содержание
  • Главная
  • "ВЕДОМСТВЕННЫЕ СТРОИТЕЛЬНЫЕ НОРМЫ ВСН 49-86. УКАЗАНИЯ ПО ПОВЫШЕНИЮ НЕСУЩЕЙ СПОСОБНОСТИ ЗЕМЛЯНОГО ПОЛОТНА И ДОРОЖНЫХ ОДЕЖД С ПРИМЕНЕНИЕМ СИНТЕТИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ" (утв. Минавтодором РСФСР от 02.04.86)
действует Редакция от 02.04.1986 Подробная информация
"ВЕДОМСТВЕННЫЕ СТРОИТЕЛЬНЫЕ НОРМЫ ВСН 49-86. УКАЗАНИЯ ПО ПОВЫШЕНИЮ НЕСУЩЕЙ СПОСОБНОСТИ ЗЕМЛЯНОГО ПОЛОТНА И ДОРОЖНЫХ ОДЕЖД С ПРИМЕНЕНИЕМ СИНТЕТИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ" (утв. Минавтодором РСФСР от 02.04.86)

Приложения

Приложение 1

Приложение 1. МЕТОДЫ ИСПЫТАНИЙ РУЛОННЫХ СИНТЕТИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ

А. Определение механических характеристик СМ в условиях одноосного растяжения (упрощенная методика). Механические характеристики СМ определяют растяжением образца СМ прямоугольной формы размером 5Х20 см (рис. 1). Испытуемый образец закрепляют в двух зажимах, один из которых установлен неподвижно, а через второй ступенями прикладывают нагрузку. Расстояние между зажимами (длина деформируемой части образца) 10 см. По боковым граням подвижного зажима установлены направляющие, служащие для предотвращения его перекоса в процессе испытаний. Направляющая снабжена шкалой, по которой замеряют перемещения зажима после каждой ступени нагружения и разгрузки (общая и остаточная деформации). При небольших перемещениях (3 - 5 мм при нагрузках 25 - 30 Н/см) необходимо применять более точную аппаратуру, например прогибомеры типа ПМ-130 с ценой деления не менее 0,1 мм.

Общее число ступеней нагружения принимается равным 8 - 10, причем 4 - 5 из них должны приходиться на диапазон нагрузок до 25 - 30 Н/см, а первую из них назначают равной 3 Н/см. Время выдержки на каждой ступени 15 с.

Для оценки надежности закрепления вдоль кромок подвижного и неподвижного зажимов на СМ любым красителем наносят полосы. При правильном закреплении полосы не должны отходить от зажима, а разрыв образца происходит в средней его части.

Рис. 1. Схема испытаний СМ по методу одноосного растяжения (упрощенный вариант):

Испытывают не менее 6 образцов: 3 в продольном и 3 в поперечном направлениях по отношению к направлению раскатки рулона.

Механические характеристики CM (п. 2.2.5) определяют из следующих выражений:

R_р =R': эпсилон_0 =10 l_0 (Дельта l - Дельта l_н); (1)
b l_0

Е_дсм = 100 R_1/эпсилон';
Е_см = 100 R_1/эпсилон'_у,
(2)

где

R', Дельта l - общая нагрузка, Н, и перемещение зажима, см, при разрыве образца;

эпсилон' и эпсилон' - общая и упругая относительные деформации при у нагрузке R_1 = 25 - 30 Н/см (вычисляют аналогично эпсилон_0);

Дельта l_н - перемещение зажима на первой ступени нагружения, см;

l_0 и b - соответственно длина и ширина образца, см.

Б. Определение механических характеристик СМ в условиях сложного напряженного состоянии методом сферического растяжения. Испытания СМ по методу сферического растяжения заключаются в нагружении жидкостью (маслом) защемленного по контуру круглого образца СМ диаметром 12 см (рис.2, а) через резиновую предварительно оттарированную мембрану. Для оценки механических свойств CM, как правило, достаточно 5 образцов. Испытания проводятся путем приложения к образцу ступенчатой нагрузки (5 - 6 ступеней) с разгрузкой на каждой ступени. Выдержка нагрузки на каждой ступени 15 с.

Рис. 2. Схема прибора для оценки механических свойств СМ по методу сферического растяжения (а), расчетная схема (б) и графики результирующих зависимостей (в) по этому методу:

Величину прогиба мембраны S_п замеряют на каждой ступени приложения нагрузки. Определение восстанавливающей части прогиба мембраны S_у осуществляют также на каждой ступени при разгрузке образца. Общую относительную деформацию и растягивающее усилие R_n (рис.2, б, в) рассчитывают на каждой ступени нагружения по формулам:

(3)
(4)

где

q - удельное давление жидкости на испытываемый образец, МПа;

r - радиус испытываемого образца, см.

Величину восстанавливающейся части относительной деформации рассчитывают по формуле (4), но при значении S_п = S_п(у) (S_п(у) - величина восстанавливающейся част общего прогиба мембраны).

Значения условных модулей упругости и деформации СМ рассчитывают по формуле (2).

В. Определение механических характеристик СМ по методу длительного растяжения. Испытания состоят в замере через определенные промежутки времени деформаций образцов, к которым приложены длительно действующие постоянные нагрузки R. Испытаниям подвергают образцы прямоугольной формы шириной 50 и длиной 20 см при длине свободно растягиваемой части l_0 = 10 см (рис. 3, а). Для примерной предварительной оценки допустимо уменьшение ширины образцов до стандартной - 5 см (приложение 1А), но с дополнительной установкой накладок, препятствующих их сужению (рис. 3, б). Конструкцию накладок назначают в зависимости от вида СМ таким образом, чтобы его структура не нарушалась. На рис.3,в представлены различные варианты накладок.

Рис. 3. Схемы испытаний по методу длительного растяжения:

Испытания выполняют в следующем порядке:

проводят предварительные испытания трех образцов СМ по методике приложения 1А, при времени выдержки на каждой из ступеней нагружения 10 мин. По их результатам назначают нагрузку R для основных испытаний. При этом если деформация эпсилон = 5% (без учета начальной - см. приложение 1А) достигается до разрыва образцов значения R в основных испытаниях принимают равными 30, 50, 70, 90% от R_5 (где R_5 - нагрузка при эпсилон = 5%). В противном случае значения принимают в долях нагрузки при разрыве R_y: для полиамидных, полиэфирных тканых и нетканых (исключая нетканые из коротких волокон при химическом способе упрочнения полотна) - 30, 45, 60, 75% от R_р; для полипропиленовых - 5, 10, 15, 20% от R_р; для остальных при отсутствии данных о свойствах - 20, 30, 40, 50, 60, 70% от R_p;

к образцам основных испытаний (см. рис.3а, б) прикладывают начальную нагрузку R_н = 3 Н/см и через t_н = 10 мин замеряют величину удлинения образца Дельта t_н с помощью прогибомеров ПМ-130 или других устройств с точностью отсчета не ниже 0,1 мм;

нагрузку R_н дополняют для каждого из образцов до одной из нагрузок R, ранее принятых по результатам предварительных испытаний. Через определенные промежутки времени проводят замер удлинении образцов Дельта l, Время замеров назначают равным 1, 2, 4, 6, 24, 48 ч. Время последующих замеров назначают в зависимости от хода деформирования образцов. Если значения R_5 <= 0,3R_p для полиамидных и полиэфирных, R_5 <= 0,05 R_р для полипропиленовых и R_5 <= 0,2 R_р для других видов материалов, а удлинение за последние 24 ч меньше 10% удлинения за первые 24 ч, испытания прекращают. В других случаях испытания проводят до достижения удлинения Дельта l = (0,1 l_0 + Дельта l_н) или до начала роста скорости деформирования образца, но не более 60 сут, время между замерами 24 ч (для примерной оценки можно ограничиться временем испытаний 48 ч).

Обработку данных выполняют в следующем порядке:

по результатам испытаний строят график зависимости относительных деформации образца (эпсилон, %) от времени наблюдении (lg t, ч) для каждого из значений постоянно действующих нагрузок R (рис. 4), где эпсилон = 100 (Дельта l - Дельта l_н)/l_0;

вычисляют значения конечных деформаций эпсилон_н при каждом из значений R, исключая те, при которых наблюдается рост скорости деформирования образца (рост угла наклона альфа прямой на рис.4 к оси lg t),

эпсилон_к = эпсилон_1 + к lg T,

где

эпсилон_1 - относительная деформация образца за время наблюдения, равное 1 ч;

к = tg альфа;

Т - требуемый срок службы.

строят график зависимостей эпсилон_к от R (рис.5). Величину допустимой нагрузки на растяжение СМ R_д принимают равной нагрузке R, соответствующей на графике эпсилон_к = f (R) значению эпсилон_к = 5%. Если на данном графике все значения эпсилон_к < 5%, то R_д принимают равным минимальному из значений R, при котором наблюдается рост скорости деформирования образца (R_4 рис. 4);

Рис. 4. График деформирования образцов СМ при длительном растяжении

определяют расчетное значение допустимого растягивающего напряжения сигма_д для CM из выражения сигма_д = R_д/дельта.

График эпсилон_к = f(R) должен быть построен не менее чем по трем точкам. Если же по результатам испытаний может быть вычислено меньше трех значений эпсилон_к, проводят дополнительные испытания (одно или два) при значениях R, меньших максимального, для которого вычислено значение эпсилон_к.

При определении величины R_дл для расчетов устойчивости откосов насыпи, возводимых на слабых основаниях (пп. 3.2.7, 3.2.8), испытания проводят при R, назначаемых в долях от R_р, как сказано ранее, в любом случае (независимо от величины эпсилон). За R_д принимают минимальное значение R при котором наблюдается рост скорости деформирования образцов (R_дл = R_д/дельта).

Г. Методика оценки сопротивляемости СМ местным повреждениям. Оценка сопротивляемости СМ местным повреждениям проводится для выяснения возможности его укладки непосредственно под крупнофракционные материалы - щебень, гравий, шлак и другие, если в процессе строительства или эксплуатации возникают значительные нагрузки на уровне укладки СМ. Методика оценки сопротивляемости СМ местным повреждениям состоит в следующем:

Рис. 5. Результирующая зависимость метода длительного растяжения

в лабораторных условиях в жесткой прямоугольной обойме размером 15Х30 см создают трехслойную модель, верхний слой которой - крупнофракционный материал, средний - образец СМ размером 15Х20 см, нижний - грунт. Размер фракций и толщина материала верхнего слоя, вид и состояние (плотность, влажность грунта нижнего слоя) должны отвечать конкретным условиям строительства. Толщину слоя грунта принимают равной 10 см;

через прямоугольный штамп размером 150Х100 мм, устанавливаемый на поверхности модели, прикладывают давление, соответствующее расчетному (0,6 МПа при оценке сопротивляемости повреждениям в период строительства, не менее 0,1 МПа в других случаях). Общее число циклов приложения нагрузки 10, с выдержкой расчетной нагрузки в течение 1 мин и последующей разгрузкой;

образец СМ извлекают из модели и визуально оценивают степень его повреждения. При отсутствии явно выраженных нарушений структуры СМ, проколов образцы разрезают на три полосы размером 5Х20 см и испытывают их в соответствии с методикой приложения 1А. Укладку на поверхность СМ крупнофракциоиных материалов считают возможной при отсутствии явно выраженных нарушений его структуры и снижении прочности не более чем на 10% для нетканых иглопробивных и 5% для других видов СМ.

Д. Методика определения сопротивления сдвигу СМ по грунту. Для определения сопротивления сдвигу СМ по грунту используют прибор, схема которого представлена на рис. 6. Он состоит из верхней и неподвижной нижней жестких прямоугольных обойм размером 10х20 см. Обе обоймы заполняют грунтом, который пригружается через штамп.СМ располагают на контакте верхней и нижней обойм. Для того чтобы исключить поперечную деформацию СМ при действии нагрузки Р_г (исключение возможности изменения площади находящегося в грунте СМ), а также его смятие при движении, СМ закрепляют в специальной рамке с помощью винтов на половину длины обойм. Снижение величины сил трения при движении рамки достигают с помощью шариков, размещенных в канавках.

Испытания проводят в следующей последовательности:

заполняют подготовленным грунтом нижнюю обойму прибора и уплотняют его через металлическую прокладку (в том случае, если в испытаниях используется грунт нарушенного сложения), срезают грунт на 2 - 3 мм выше верхней плоскости нижней обоймы;

на нижнюю обойму устанавливают рамку с закрепленным в ней образцом СМ;

заполняют подготовленным грунтом верхнюю обойму и уплотняют его (если используется грунт нарушенного сложения);

устанавливают на рамку верхнюю обойму с грунтом, на поверхность грунта устанавливают штамп и прикладывают вертикальную нагрузку Q, имитирующую вес грунта (дорожной одежды) с выдержкой до начала опыта в течение 1 ч;

при каждом из значении вертикальных нагрузок Q (не менее трех), принимаемых таким образом, чтобы диапазон их изменения охватывал реально действующую в дорожной конструкции, проводят испытания. Для этого ступенями (не менее 6 - 8 за период испытаний) прикладывают горизонтальную нагрузку с фиксацией перемещений СМ в точках А и Б (в точке А - прогибомером с закреплением струны на образец).

Время выдержки на каждой ступени горизонтальной нагрузки выбирают из расчета выполнения испытания за время не более 4 мин причем время выдержки на каждой ступени нагружения должно быть достаточно лишь для выявления стабилизации перемещения. Опыт считается законченным, если перемещение в точке Б рамки с геотекстильным материалом приобретает незатухающий характер или величина перемещений в точке А превысит 5% длины обоймы.

Рис. 6. Схема испытаний по определению сопротивляемости сдвигу СМ по грунту

Соответствующее окончанию опыта значение горизонтальной нагрузки Р_г принимается за предельное. Обработка проводится путем построения зависимости тау = f(Q), где тау = P/2F (F - площадь части образца, закрепленной в грунте), и определения значений прочностных характеристик фи', C' подобно определению фи и С на диаграмме сдвига для грунта (ГОСТ 12248-78).

Приложение 2

Приложение 2. ТАБЛИЦЫ ЗНАЧЕНИЙ КОЭФФИЦИЕНТОВ

Таблица 1

Поправочный коэффициент К (к п. 2.2.4)

Сырье Значение поправочного коэффициента для периода эксплуатации Т, годы
1 2 4 6 8 10 12 15 18
Полиамид 0,71 0,56 0,38 0,29 0,24 0,20 0,17 0,14 0,12
Полипропилен и полиэфир 0,92 0,89 0,85 0,82 0,80 0,78 0,76 0,74 0,72

Таблица 2

Коэффициент эпсилон (к п.3.2.5)

h_э/D <*>_
эпсилон
h_э/D <*>_
эпсилон
0,25 0,195 1,50 0,04
0,50 0,160 1,75 0,031
0,75 0,118 2,00 0,024
1,00 0,077 2,25 0,010
1,25 0,053 2,50 0,013


<*> h_э = сумма h_i корень 3 степени (Е_ср/Е_0), где сумма h_i- суммарная толщина лежащих над CM слоев укрепления, см; Е_ср - средний модуль упругости этих слоев, МПа.

Е_ср =h_1 Е_1 + ...+ h_i Е_i.
сумма h_i

При проверке в период строительства принимают сумма h_i, и Е_ср равным толщине и модулю упругости отсыпаемого непосредственно на СМ слоя.

Таблица 3

Значение коэффициентов альфа (к п. 3.2.4)

Е_ср/Е_0 Значение альфа при H/D
0,3 0,6 0,9 1,2 1,5-2,0
Е_0 = 20 МПа
1,0 0,635 0,690 0,766 0,829 0,908
0,729 0,790 0,873 0,939 0,989
3,0 0,635 0,701 0,778 0,864 0,926
0,720 0,803 0,884 0,967 0,995
5,0 0,635 0,710 0,800 0,886 0,947
0,720 0,813 0,912 0,978 0,998
10,0 0,637 0,722 0,837 0,913 0,966
0,723 0,827 0,945 0,986 1,000
20,0 0,646 0,773 0,869 0,932 0,974
0,738 0,878 0,960 0,991 1,000
40,0 0,654 0,806 0,893 0,945 0,978
0,751 0,909 0,970 0,996 1,000
Е_0 = 28 МПа
1,0 0,637 0,712 0,792 0,877 0,938
0,723 0,816 0,901 0,974 0,996
3,0 0,642 0,719 0,829 0,906 0,962
0,731 0,823 0,939 0,984 1,000
5,0 0,647 0,753 0,852 0,921 0,969
0,740 0,858 0,953 0,988 1,000
10,0 0,654 0,791 0,880 0,937 0,977
0,752 0,896 0,965 0,993 1,000
20,0 0,666 0,824 0,902 0,950 0,983
0,766 0,920 0,974 0,990 1,000
40,0 0,694 0,840 0,913 0,956 0,983
0,794 0,929 0,979 0,996 1,000
Е_0 = 36 МПа
1,0 0,650 0,729 0,833 0,907 0,963
0,744 0,834 0,941 0,985 1,000
3,0 0,654 0,775 0,864 0,937 0,972
0,751 0,880 0,958 0,990 1,000
5,0 0,659 0,797 0,881 0,938 0,977
0,758 0,902 0,966 0,993 1,000
10,0 0,691 0,828 0,908 0,950 0,986
0,791 0,922 0,975 0,996 1,000
20,0 0,729 0,854 0,920 0,960 0,986
0,832 0,936 0,982 0,997 1,000
30,0 0,749 0,867 0,927 0,964 0,988
0,853 0,943 0,934 0,998 1,000
Е_0 = 42 МПа
1,0 0,655 0,755 0,848 0,917 0,968
0,752 0,860 0,951 0,987 1,000
2,0 0,655 0,777 0,864 0,927 0,974
0,752 0,882 0,958 0,990 1,000
3,0 0,658 0,792 0,876 0,934 0,974
0,758 0,897 0,963 0,992 1,000
5,0 0,680 0,813 0,892 0,943 0,985
0,780 0,913 0,970 0,995 1,000
10,0 0,717 0,841 0,911 0,954 0,985
0,818 0,934 0,978 0,996 1,000
20,0 0,750 0,865 0,925 0,963 1,000
0,854 0,946 0,984 0,997 1,000
Е_0 =50 МПа
1,0 0,675 0,794 0,875 0,933 0,978
0,755 0,899 0,963 0,992 1,000
2,0 0,698 0,811 0,888 0,941 0,978
0,798 0,912 0,968 0,994 1,000
3,0 0,714 0,824 0,898 0,946 1,000
0,824 0,920 0,973 0,995 1,000
5,0 0,733 0,842 0,910 0,954 0,987
0,836 0,932 0,978 0,996 1,000
10,0 0,760 0,865 0,924 0,963 0,987
0,864 0,947 0,983 0,997 1,000
20,0 0,783 0,883 0,935 0,970 0,980
0,881 0,950 0,987 0,998 1,000
Е_0 = 60 МПа
1,0 0,721 0,821 0,894 0,943 0,981
0,823 0,918 0,971 0,995 1,000
2,0 0,738 0,836 0,904 0,950 0,981
0,842 0,927 0,975 0,996 1,000
3,0 0,751 0,847 0,912 0,954 0,985
0,855 0,934 0,979 0,996 1,000
5,0 0,766 0,862 0,922 0,961 0,985
0,868 0,943 0,982 0,997 1,000
10,0 0,786 0,881 0,933 0,968 1,000
0,883 0,956 0,986 0,998 1,000
15,0 0,798 0,889 0,938 0,972 1,000
0,982 0,962 0,988 1,000 1,000
Е_0 = 180 МПа
1,0 0,773 0,856 0,916 0,959 0,987
0,873 0,937 0,980 0,997 1,000
2,0 0,784 0,867 0,923 0,959 0,987
0,882 0,946 0,983 0,997 1,000
3,0 0,792 0,875 0,928 0,963 1,000
0,888 0,951 0,985 0,997 1,000
5,0 0,804 0,886 0,935 0,969 1,000
0,898 0,958 0,987 0,998 1,000
10,0 0,821 0,898 0,943 0,975 1,000
0,913 0,966 0,990 1,000 1,000
Е_0 = 80 МПа
1,0 0,802 0,877 0,931 0,966 1,000
0,896 0,957 0,986 0,998 1,000
2,0 0,812 0,885 0,931 0,966 1,000
0,905 0,963 0,986 0,998 1,000
3,0 0,819 0,891 0,936 0,974 1,000
0,912 0,967 0,987 1,000 1,000
5,0 0,829 0,898 0,943 0,974 1,000
0,920 0,972 0,990 1,000 1,000
10,0 0,843 0,908 0,952 0,974 1,000
0,932 0,978 0,993 1,000 1,000

Примечание. Верхнее значение альфа в таблице берется при Е_см >= 600 Н/см, нижнее - при 350 <= Е_см < 600 Н/см.

Таблица 4

Значения коэффициента фильтрации в плоскости полотна СМ на начало периода стабилизации заиления К_ф(с) (к п. 5.2.3)

Поперечным уклон земляного полотна, i Удельная нагрузка от колеса автомобиля на уровне земляного полотна сигма_n, МПа Коэффициент фильтрации в плоскости полотна CM на начало периода стабилизации заиления К_ф(с), м/сут
0,02 0,2 81
0,04 57
0,06 33
0,03 0,02 79
0,04 61
0,06 42
0,04 0,02 77
0,04 65
0,06 52

Примечание. Значение К_ф(с) справедливы для СМ, отвечающих требованиям п.5.1.2.

Таблица 5

Число нагружений на момент стабилизации заиления N_c (тыс. автомобилей) (к п. 5.2.3)

W/W_т 0,6-0,7 0,8-0,9
n_п, % 20 40 60 80 20 40 60 80
ро, г/м2 i = 0,02
300 29,8 31,9 34,0 36,1 35,5 37,6 39,7 41,8
400 23,5 25,6 27,7 29,8 29,2 31,3 33,4 35,5
500 17,2 19,3 21,4 23,5 22,9 25,0 27,1 29,2
600 8,2 10,3 12,4 14,5 16,6 18,7 20,8 22,9
ро, г/м2 i = 0,03
300 32,8 34,9 37,0 39,1 38,4 40,5 42,6 44,7
400 26,5 28,6 30,7 32,8 32,1 34,2 36,3 38,4
500 20,2 22,3 24,4 26,5 25,8 27,9 30,0 32,1
600 13,0 16,0 18,1 20,2 19,5 21,6 23,7 25,8
ро, г/м2 i = 0,04
300 35,7 37,8 39,9 42,2 41,2 43,3 45,4 47,5
400 29,4 31,5 33,6 35,7 34,9 37,0 39,1 41,2
500 23,1 25,2 27,0 29,4 28,6 30,7 32,8 34,9
600 16,6 18,9 21,0 23,1 20,3 24,4 26,6 28,6

Примечание. i - см. табл. 4; W/W_т - расчетная влажность грунта земляного полотна: n_п - содержание в грунте частиц размером менее 0,05 мм; ро - масса СМ (на 1 м2 полотна по ГОСТ 15902.1-80).

Таблица 6

Значение коэффициента с((-b)(N_общ - N_с)) (к п. 5.2.3)

Массовая доля содержания песчаных частиц в грунте Значение коэффициента с((-b)(N_общ - N_с)) при N_общ - N_с, тыс. автомобилей
200 500 3000
30 0,96 0,90 0,82
50 0,98 0,95 0,90
75 0,99 0,98 0,95

Таблица 7

Время работы дренажа в расчетный период года t_г, сут (к п. 5.2.3)

Тип местности по увлажнению Группы грунтов в дорожно-климатических зонах
II III IV
А Б В Г А и Б В Г А и Б В Г
1 8 10 12 9 7 10 8 0 0 0
2 8 17 20 14 10 15 12 14 30 13
3 17 23 26 15 16 20 13 13 15 8

Примечание. Группы грунтов: А - пески пылеватые, супеси легкие и тяжелые (непылеватые); Б - суглинки тяжелые и пылеватые, глины; В - суглинки легкие и пылеватые; Г - супеси пылеватые.

Таблица 8

Значение снижений влажности Дельта W по сравнению с расчетной за счет применения СМ (к п. 5.2.1)

Расчетный коэффициент фильтрации СМ К_ф(р), м/сут Коэффициент фильтрации песка, К_ф(п), м/сут Значение снижения влажности Дельта W по сравнению с расчетной для грунтов
суглинков супесей
20 1 0,04 0,09
3 0,02 0,02
40 1 3 0,04 0,03 0,10 0,03

Приложение 3

Приложение 3. ПРИМЕРЫ РАСЧЕТА ДОРОЖНЫХ КОНСТРУКЦИЙ С ПРОСЛОЙКАМИ ИЗ СИНТЕТИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ

А. Пример расчета дорожной одежды, усиленной прослойкой из СМ (к п.3.2 Указаний). Требуется выполнить расчет дорожной одежды на участке дороги с переходным типом покрытия во II дорожно-климатической зоне, усиленной прослойкой из СМ (п. 1 приложения 5).

Исходные данные. Местность по условиям увлажнения - 2-й тип. Грунт земляного полотна - суглинок легкий.

Расчетная нагрузка - автомобиль группы А, приведенная интенсивность движения 110 авт/сут, общий модуль упругости Е_Общ = 112 МПа. Расчет дорожной одежды без прослойки из СМ выполнен в соответствии с ВСН 46-83, расчетные характеристики и толщины слоев:

расчетная относительная влажность грунта 0,9 W_т, Е_гр = 24 МПа;

основание - песок мелкий, Е_2 = 100 МПа, h_2 =20 см;

покрытие - щебень 2-го класса по принципу заклинки, Е_1 = 350 МПа, l_1 = 23 см.

Корректировка толщин дорожной одежды:

проверяют соблюдение условий п. 3.2.2: Е_см=350 Н/см и п.3.4.:

0,01fЕ_см=0,01 х 2 х 350 = 23 > 0,5 Е_0 = 22 МПа,
дельта0,3

где Е_0 = 44 МПа (из номограммы рис. 4 при Е_0/Е_1 = Е_гp/Е_2 = 0,24; h/D = h_2/D = 0,54; Е_Общ/Е_1 = Е_0/Е_2 = 0,44; Е_0 = 0,44Е_2;

приводят конструкцию к двухслойной: СМ расположен непосредственно под покрытием, поэтому параметры верхнего слоя Е_cp = Е_1 = 350 МПа, Н = h_1 = 23 см, нижнего слоя Е_0 = 44 МПа;

определяют Е_Общ(а) = Е_Общ/альфа_2 = 112/0,930 = 120 МПа, где Е_Общ = 112 МПа, альфа_2 равно 0,930 по табл. 3 приложения 2 при N/D = 0,62, Е_0 = 44 МПа, Е_cp/Е_0 = 350/44 = 8;

определяют значение условий толщины слоя h'i (из номограммы рис. 4, принимая Е_Общ/Е_1 - Е_Общ(а)/Е_1 = 0,34; Е_0/Е_1 - Е_0/2 = 0,12; h/D = h'_i/D = 0,80; h'_i = 0,80D = 30 см)

определяют новое значение толщины слоя щебня при устройстве в его основании прослойки из СМ [выражение (3.3)]:

ha= 2h - h' = 2 x 23 - 30 = 16 см.
1

Проверка прочности прослойки CM [по условию (3.4)]:

определяют напряжение в СМ от действия колесной нагрузки:

сигма_а =0,019 РЕ_см
эпсилон
=0,19 х 0,6 х 3500,116 = 0,035 МПа,
Е_0 дельта44 х 0,3

где

Е'_см, дельта, Е_0 - см. корректировку толщин, эпсилон = 0,116 из табл.2 приложения 2 при h_э/D=28/37 =0,76:

(см. примечание к табл.2 приложения 2); Р = 0,6 МПа;

определяют расчетное значение прочности СМ:

R_расч =0,01 К_р R_р=0,1 х 0,17 х 50= 0,29 МПа,
дельта0,3

где

R_р, дельта - см. п.1 таблицы приложения 5;

К_р = K х n/m = 0,29 x 0,7/1,2 = 0,17 (n, m см. п.3.2.5, K = 0,29 из табл.1 приложения 2);

так как сигма_а = 0,035 МПа < R_расч = 0,29 МПа, условие (3. 4) проверки прочности на период эксплуатации соблюдено;

проверяют соблюдение условия (3.4) в период строительства, поскольку прослойку из СМ устраивают непосредственно под покрытием из щебня, значения сигма _а в период строительства и эксплуатации равны, а условие (3.4) записывается в виде

сигма_а =0,035 МПа < R_расч =0,61 х 0,58 х 50= 0,97 МПа,
0,3

где

К_р = K_n/m = 1 x 0,7/1,2 = 0,58.

Прочность СМ достаточна для создания прослойки в данных условиях.

Б. Пример расчета дренирующего слоя с прослойкой из СМ (к п.5.2 Указаний). Требуется назначить толщину дренирующего слоя, работающего по методу осушения на участке дороги II категории во II дорожно-климатической зоне.

Исходные данные. Местность по условиям увлажнения относится к 1-му типу. Грунт земляного полотна - суглинок пылеватый. Согласно кривой зернового состава количество глинистых частиц (d<0,0005 мм) 20%, пылеватых (d = 0,05-0,005 мм) 40%, песчаных (d=2-0,05 мм) 40%. Расчетная влажность грунта W_р = 0,9W_т.

Ширина земляного полотна равна 15 м, поперечный уклон i = 0,04.

Состав грузового движения на полосу с учетом перспективы: автомобили с нагрузкой на ось 10 т - 800 авт/сут, 7 т - 1700 авт/сут, 4 т - 2200 авт/сут. Приведенная интенсивность движения N_пр = 1456 авт/сут. Расчетный автомобиль - группа А.

Дренирующий слой создают из песка (К_ф(п) = 2 м/сут, высота капиллярного поднятия h_к = 0,4 м) с устройством прослойки из СМ дорнит Ф-2 (ро = 600 г/м2).

Определение расчетного значения коэффициента фильтрации CM в плоскости полотна К_ф(р):

по номограмме (см. рис.15) определяют сигма_п/Р = 0,07 для отношений Е_ср/Е_0 и h/D, полученных заранее при выполнении расчета на прочность. Отсюда значение вертикальных нормальных напряжений на уровне земляного полотна сигма_п = 0,07 х 0,6 = 0,04 МПа (Р = 0,6 МПа - значение удельного давления на покрытие);

по табл.4 приложения 2 для i = 0,04 и сигма_п = 0,04 МПа находят значение К_ф(с) = 65 м/сут;

по табл.7 приложения 2 для грунтов группы В, 3-го типа местности, II дорожно-климатической зоны находят t_г = 20 сут;

по формуле (5. 3) вычисляют общее число приложений нагрузки: N_общ = N_пр t_г T = 1456 x 20 x 18 = 524,1 тыс. при требуемом периоде эксплуатации дороги до капитального ремонта T = 18 лет;

по табл.5 приложения 2 для СМ с ро = 600 г/м2, грунтов с W/W_т = 0,9 и содержанием частиц размером менее 0,05 мм, n_п = 60% находят число нагружений на момент стабилизации заиления N_c =26,6 тыс. ;

по формуле (5.4) находят

где коэффициент b = 0,00004 (см. рис. 16).

Определение толщины дренирующего слоя под прослойкой из СМ:

по формуле (5.1) определяют значение притока воды:

q_р =q K_п=5 х 1,7= 0,0085 м3/м2 сут
10001000

для значения q = 5 л/м2 сут, К_п = 1,7 (табл. 18, 19 ВСН 46-83);

по номограмме (см. рис. 13) для l_ф = 7,5 м, К_ф(р) = 60 м/сут, К_ф(п) = 2 м/сут, i = 0,04 и q_р = 0,0085 находят расчетную глубину фильтрационного потока h_р = 20 см:

по номограмме (см. рис. 14, а) для i = 0,04 и отношения h_р/l_ф = 20/750 = 0,026 находят степень увлажнения С = 0,0027:

по номограмме (см. рис. 14, б) для l_ф = 7,5 м, i = 0,04, К_ф(п) = 2 м/сут, С = 0,0027 находят толщину слоя, полностью насыщенного водой, h_нас = 16 см;.

по формуле (5.2) вычисляют толщину дренирующего слоя:

h_д = h_нас + h_зап = 16 + 14 = 30 см,

где h_зап = 14 см (см. п. 5.2.2).

Приложение 4

Приложение 4. ПРИМЕР РАСЧЕТА ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОГО ЭФФЕКТА ОТ ПРИМЕНЕНИЯ СМ

1. Расчет выполняется применительно к усилению активной зоны земляного полотна и нижних конструктивных слоев дорожных одежд синтетическим рулонным материалом СМ. Применение СМ позволяет сократить расход традиционных дорожно-строительных материалов, составляющих слой дорожной одежды автомобильной дороги.

2. Экономический эффект от применения СМ определяется сравнением приведенных затрат на устройство равнопрочных конструкций оснований из щебня М 800 толщиной слоя 20 см (базовый вариант - вариант 1) и из щебня М 800 толщиной слоя 12 см на прослойке из СМ (внедряемый вариант - вариант 2) при одинаковом сроке службы дорожной одежды.

3. Расчет выполняется в соответствии с Отраслевыми методическими указаниями по определению экономической эффективности использования в дорожном строительстве новой техники, изобретений и рационализаторских предложений (Гипродорнии. М., 1978).

4. Приведенные затраты по вариантам

З = С + Е_н К,

где

С - себестоимость (табл.1);

К - капитальные вложения (табл.2); Е_н = 0,15.

Отсюда:

по варианту 1 (базовому) З_1 = 48688,3 + 0,15 х 9300 = 50 083,3 руб.;

по варианту 2 (внедряемому) З_2 = 46 007,3 + 0,15 х 6050 = 46 914,8 руб.

5. Экономическая эффективность применения СМ в расчете на 10 000 м2 (примерно 1 км дороги), определяемая как разность приведенных затрат, составляет

Э = З_1 - З_2 = 50083,3 - 46914,8 = 3168,5 руб.

При этом обеспечена экономия на 1 км дороги:

а) трудозатрат - п. 4 табл.1 (578,6 - 385,7) = 192,9 чел.-дня;

б) щебня - п.1 табл.3 (2520 - 1512) = 1008 м3;

в) машино-смен автомобилей-самосвалов - п.2, 3 табл.2.

(73,7 - 44,94) 10000= 221,2 машино-смены.
1300

Таблица 1

Расчет себестоимости устройства 10 000 м2 основания

Показатели Ед. измерения Вариант 1 (базовый) Вариант 2 (внедряемый)
Количество Стоимость единицы измерения, руб. Сумма, руб. Количество Стоимость единицы измерения, руб. Сумма, руб.
1. Материалы (табл. 3) руб. - - 32966,7 - - 34660,5
2. Основная заработная плата рабочих (табл. 5) руб. - - 2917 - - 1940,1
3. В том числе при машинах руб. - - 28,8 - - 86,5
4. Трудовые затраты всех рабочих (см. табл. 5) чел.-дней 578,6 - - 385,7 - -
5. Расходы по эксплуатации машин (табл. 2) руб. - - 10422 - - 6674,3
Итого прямых затрат (п. 1+3+5) руб. 43417,5 41421,3
Накладные расходы:
условно-постоянные (8,6% от прямых затрат) <*> руб. 3733,9 3562,2
зависящие от трудоемкости (1,9 руб. на 1 чел.-день) руб. - - 1099,3 - - 732,8
зависящие от основной заработной платы (15%) руб. 437,6 291
Итого накладных расходов руб. 5270,8 4586
Всего себестоимость руб. 48688,3 46007,3

Таблица 2

Состав отряда, стоимость эксплуатации и расчетные стоимости машин (капитальные вложения в основные фонды)

Сменный успех - 1400 м2

N п/п Наименование машин и механизмов Стоимость <1>, машиносмены, руб. Расчетная стоимость машины, тыс. руб. Вариант 1 (базовый) Вариант 2 (внедряемый)
Количество машино-смен Стоимость машиносмен всех машин, руб. Количество машин Стоимость машин, тыс.руб. Количество машино-смен Стоимость машиносмен всех машин, руб. Количество машин Стоимость всех машин, тыс.руб.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
1 Распределитель Д-337 37,6 10,6 0,57 <2> х 1400 = 0,97 36,5 1 10,6 0,5 <2> х 1400 = 0,85 32 1 10,6
100 х 8,2 100 х 8,2
2 Автомобили-самосвалы ЗИЛ-555 на перевозке щебня 18 3,4 1400 х 0,2 = 73,7 1326,6 74 251,6 1400 х 0,2 = 44,21 795,8 44 49,6
3,8 <3> 3,8 <3>
3 Автомобили ЗИЛ-555 на перевозке СМ 18 3,4 1400 = 0,73 13,1 1 3,4
1930 <4>
4 Каток Д-552 20,6 2,9 0,65 <5> х 1400 = 2,82 58,1 3 8,7 1,65 <5> х 1400 = 2,82 58,1 3 8,7
100 х 8,2 100 х 8,2
5 Каток Д-400-А 19,6 4,6 1,15 <5> х 1400 = 1,96 38,4 2 9,2 1,15 <5> х 1400 = 1,96 38,4 2 9,2
100 х 8,2 100 х 8,2
6 Итого:
а) стоимость машино-смен 1459,6 937,4
б) стоимость машин 280,1 181,5
7 Всего на 10000 м2
Основания:
а) стоимость машино-смен 10422 6814,3
(стр. 6аХ10000 )
1400
б) стоимость машин 9,3 6,05
(стр. 6бХ10000 ),
300000
где 300000 м2 - годовой объем работ)

Примечания.

<1>. СНиП IV-3-82.

<2>. ЕНиР 17-2.

<3>. Технологические карты на устройство дорожных одежд и земляного полотна с применением синтетических материалов. М.; Гипродорнии, 1981 (расчет 3). Производительность ЗИЛ-555 П-6 т/смену = 3,8 м3/смену (транспортировка щебня на 50 км).

<4>. См. п. 3 (расчет 5). П = 1930 м3/смену (транспортировка СМ на 50 км).

<5>. ЕНиР 17-11.

Таблица 3

Стоимость материалов, необходимых для устройства 10 000 м2 основания

N п/п Наименование материала Единица измерения Вариант 1 (базовый) Вариант 2 (внедряемый)
Стоимость единицы измерения <*>, руб Количество единицы измерения <**> Общая стоимость, руб. Стоимость единицы измерения <*>, руб. Количество единицы измерение <**> Общая стоимость, руб.
1 Щебень фракции 40-70 мм м3 12,21 (18,9+5Х1,26) X100=2520 30767,7 12,21 (18,9-3Х1,26) Х100=1512 18461,5
2 Щебень фракции 10-20 мм м3 14,66 1,5Х100=150 2199 14,66 1,5Х100=150 2199
3 Синтетический материал м2 1,4 10000 14000
Итого 32966,7 34660,5


<*> См. табл. 4.

<**> ЕРЕР 27-42.

Таблица 4

Калькуляция стоимости материалов

Наименование материалов Единица измерения Наименование поставщика Вид отпускной цены Транспортные расходы на 1 т груза <**> На единицу измерения
отпускная цена наценка сбытовых и снабж. орган. стоимость тары и реквизита транспортные расходы итого франкоприобъектный склад заготовительно-складские расходы (2%) всего
Щебень фракции 40-70 мм м3 Стационарный карьер ФВСО 5,42 3,3 <*> - - 8,67 11,97 0,24 12,21
Щебень фракции 10-20 мм м3 То же " 5,42 5,7 <*> - - 8,67 14,37 0,29 14,66
Синтетический материал м2 Завод - - - - - - 1,4


<*> Отпускные цены приняты по Ценнику N 1 для III пояса.

<**> См. Калькуляции транспортных расходов. Для щебня принята транспортировка по железной дороге на расстояние 400 км и последующие автомобильные перевозки на расстояние 50 км.

Таблица 5

Калькуляция транспортных расходов на 1 т щебня. Тарифная схема 47-45 <*>

N п/п Наименование операции Наименование конечных пунктов перевозки (от - до) Расстояние перевозки (км) Стоимость на 1 т, руб.
Формула счета Всего
1 Стоимость подачи и уборки вагонов на станции назначения Станция назначения 0,5 0,5
2 Железнодорожные перевозки Станция отправления - станция назначения 400 1,7 1,7
3 Погрузочно-разгрузочные работы Станция назначения 0,31+0,15 0,46
4 Автомобильные перевозки Станция назначения - приобъектный склад 50 2,4+1,15 2,76
Итого 5,42


<*> СНиП IV-4-82.

Таблица 6

Расчет заработной платы рабочих

N п/п Рабочие и их разряды Тарифная ставка руб./ смену Вариант 1 (базовый) Вариант 2 (внедряемый)
Количество рабочих <*> Сумма заработной платы, руб. Количество рабочих <**> Сумма заработной платы, руб.
1 Машинисты 5-го разряда 5,75 1+3+2=6 34,5 1+2+3=6 34,5
2 Водители автомобилей 3-го класса 5 74 370 45 225
3 Дорожные рабочие 2-го разряда 4,04 1 4,04 3 12,12
4 Итого за 1 смену (сменный успех 1400 м2) 81 408,54 54 271,62
5 В том числе заработная плата рабочих при машинах 4,04 12,12
6 Всего заработная плата на 10000 м2 основания (стр. 4 х 10000/1400) 578,6 2917 385,7 1940,1
7 Заработная плата рабочих при машинах на 10000 м2 (стр.3 х 10000/1400) 28,8 86,5


<*> ЕНиР 17-2, ЕниР-17-11, табл. 2.

<**> Технологические карты (см. п. 3.3.7).

Приложение 5

Приложение 5. ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ОТЕЧЕСТВЕННЫХ РУЛОННЫХ СМ

N п/п Наименование (марка) СМ, сырье, способ упрочнения Толщина, мм Ширина, мм Вес, г/м2 Минимальная прочность при растяжении R_р, Н/см Относительное удлинение при разрыве эпсилон_р, продольное (поперечное) направление, % Условный модуль упругости Е_см (деформации Е_дсм), Н/см Условный модуль упругости Е'_см (сферическое растяжение), Н/см Относительная прочность при длительном действии нагрузки к R_р, % Коэффициент фильтрации К_ф, м/сут Рекомендуемая область применения
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
1 Армодор 1: смесь волокон, включая несинтетические, нетканный, иглопробивной, обработанный дисперсией резины (ТУ 63. 178 ОП 09-81) 3-4 1500 900 50 30 (50) 350 (200) 500 40-50 До 40 Армирующая, защитная прослойка при усилении верхней части дорожных конструкций (активная зона земляного полотна, нижние слои дорожных одежд, обочины)
2 Армодор 2: отходы поливинилхлорида с добавками, пленочный (ТУ 63.070 ОП 37-86) 1 10001200 1500 40 20 (25) 600 (500) 1000 30-40 То же и дополнительно в качестве гидроизолирующей прослойки
3 Дорнит, нетканый, иглопробивной, смесь синтетических волокон (ТУ 21-29-81-81): Дренирующая, защитная и армирующая прослойка в слабых основаниях насыпей (типы 1, 2), дренирующая и защитная прослойка дренажных устройств на откосах (типы 1 - 3), защитная прослойка в нижних слоях основании дорожных одежд, на обочинах, дренирующая и защитная прослойка в сочетании с песчаными слоями (типы 1, 2)
тип 1 70 70 (130) 150 (100) 250
" 2 4 850- 2500 600 60 70 (130) 150 (100) 250 50 150
" 3 40 80 (140) 100 (50) 200
4 Нетканый иглопробивной капроновый материал (ТУ 6-06-С105-84) 2,53,5 1500 500-800 70 150 (170) 150 (100) 250 50 80 Защитная прослойка в нижних слоях дорожных одежд, на обочинах, откосах, слабых основаниях насыпей временных дорог, в дренажных устройствах
5 СПАП: сетка из стекловолокна пропитанная (ТУ 6-11-217-76) 2 1200 370 300 3-6 Более 1000 (900) 40 Армирующая прослойка при обеспечении общей и защитная при обеспечении местной устойчивости откосов

Примечания. 1. Значение показателей по графам 6 - 8 даны для испытаний в условиях одноосного растяжения (п.2.3.1), по графе 9 - в условиях сложного напряженного состояния (сферическое растяжение - п. 2.3.1).

2. Значение показателя в графе 10 соответствует величине дельта сигма_д (пп. 3.2.8 и 4.2.4 Указаний).

3. Область и эффективность применения СМ уточняют применительно к конкретным условиям проектирования и строительства после выполнения расчетов по методикам, изложенным в соответствующих разделах Указаний.

Приложение 6

Приложение 6. УСТРОЙСТВО ЗАЩИТНЫХ ПРОСЛОЕК ИЗ РУЛОННЫХ БУМАЖНЫХ МАТЕРИАЛОВ

Защитные прослойки из рулонных бумажных материалов устраивают для обеспечения выполнения технологии устройства слоя основания из крупнофракционных материалов, укладываемых на песчаный дренирующий слой или на грунт земляного полотна, и их защиты от перемешивания. Рулонный бумажный материал укладывают под слой основания. Для устройства прослойки используют двухслойную упаковочную бумагу (ГОСТ 8828-75) или пароводонепроницаемую бумагу (ТУ 81-04-236-79), обработанную с обеих сторон битумом. После обработки бумага должна иметь характеристики не ниже приведенных в табл. 1.

Таблица 1

Состояние образцов при испытании Прочность при растяжении R_р, Н/см Условный модуль упругости Е_см, Н/см Относительная деформация при разрыве, %
Воздушно-сухие 40 2000 2
Водонасыщенные 20 900 3
После 15 циклов замораживания-оттаивания 10 600 3

Ширина бумажного рулона предпочтительна более 1,8 м, масса не более 600 кг. Бумага должна отвечать требованиям по сопротивляемости местным повреждениям (п. 2.3.2). В случае если последняя недостаточна, бумагу укладывают в два слоя, склеивая их битумом.

Обработку бумаги битумом выполняют одновременно с ее укладкой с помощью специальной установки (рис. 7), монтируемой на самоходной машине или прицепе, при этом ширина колеи шасси должна быть менее ширины бумажного рулона. Работу ведут в следующем порядке:

Рис. 7. Схема установки для обработки битумом бумажного материала и его укладки

рулон бумаги (в случае укладки в два слоя - два рулона бумаги) устанавливают на оси. В ванну заливают горячий (t = 160 - 170°С) битум БНД 90/130 и включают горелку подогревающего устройства. Бумагу запасовывают через систему роликов и вручную протягивают до соприкосновения с поверхностью земляного полотна или слоем, на который она укладывается. Далее бумагу сматывают с рулона и протягивают через битум за счет движения машины. При обработке бумаги битумом расход его регулируется специальным устройством. Для укладки однослойных прослоек расход битума составляет 600 - 800 г/м2, при двухслойных - до 1200 г/м2.

Укладку выполняют вдоль оси дороги, начиная от обочин, с перекрытием отдельных рядом лежащих полотен на 0,15 - 0,2 м. Работы следует вести в сухую погоду при температуре воздуха не менее 5°С и силе ветра не более 6 м/с.

Отсыпка на прослойку материала вышележащего слоя ведется по способу "от себя" без заезда построечного транспорта на открытую поверхность. Разравнивание материала выполняют не менее чем за три хода, чтобы предотвратить скольжение его по бумаге, что может вызвать ее разрыв. В течение смены весь уложенный материал должен быть перекрыт вышележащим слоем.

  • Главная
  • "ВЕДОМСТВЕННЫЕ СТРОИТЕЛЬНЫЕ НОРМЫ ВСН 49-86. УКАЗАНИЯ ПО ПОВЫШЕНИЮ НЕСУЩЕЙ СПОСОБНОСТИ ЗЕМЛЯНОГО ПОЛОТНА И ДОРОЖНЫХ ОДЕЖД С ПРИМЕНЕНИЕМ СИНТЕТИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ" (утв. Минавтодором РСФСР от 02.04.86)